PON技術分析
PON技術已經(jīng)成為業(yè)界公認的實現(xiàn)FTTH的首選方案。PON系統(tǒng)由局端設備（OLT）、用戶端設備（ONU/ONT）和光分配網(wǎng)（ODN）組成。所謂“無源”，是指ODN全部由無源光分路器和光纖等無源光器件組成，不包括任何有源器件。PON技術采用點到多點拓撲結構，下行和上行分別通過TDM和TDMA方式傳輸數(shù)據(jù)。
PON技術可細分為多種，主要區(qū)別體現(xiàn)在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的不同。其中，APON以ATM作為數(shù)據(jù)鏈路層；EPON使用以太網(wǎng)作為數(shù)據(jù)鏈路層，并擴充以太網(wǎng)使之具有點到多點的通信能力；GPON則結合了APON和EPON優(yōu)點，采用ATM/GEM作為鏈路層，能夠對多種業(yè)務提供很好的支持，同時引入了更多的來自電信業(yè)界的網(wǎng)管和運維思想。
PON技術的優(yōu)勢在于，能夠減少主干光纖資源占用，節(jié)約投資；網(wǎng)絡結構靈活，擴展能力強；無源光器件故障率低，不易受外界環(huán)境干擾；業(yè)務支持能力強等。目前，PON的代表技術為EPON和GPON技術，APON技術由于成本高、帶寬低，已經(jīng)基本被市場淘汰。
EPON技術
EPON由2000年11月成立的EFM工作組提出，并在IEEE 802.3ah標準中進行規(guī)范。它以以太網(wǎng)作為載體，上行以突發(fā)的以太網(wǎng)包方式發(fā)送數(shù)據(jù)流，可提供上下行對稱的1.25Gbit/s線路傳輸速率。下行線路速率為10Gbit/s的系統(tǒng)也在研究之中。由于EPON采用以太網(wǎng)封裝方式，所以非常適于承載IP業(yè)務，符合網(wǎng)絡IP化的發(fā)展趨勢。相比較其他PON技術，EPON在技術成熟度和設備價格方面具有優(yōu)勢，被認為是實現(xiàn)FTTH的主要技術。
由于IEEE制定802.3ah的初衷是為了接入IP數(shù)據(jù)業(yè)務，并沒有考慮TDM業(yè)務接入對時鐘同步、時延和抖動等性能的要求，因此，EPON所采用的標準以太網(wǎng)封裝方式存在一個先天缺陷——難以承載TDM業(yè)務，包括話音或電路型數(shù)據(jù)專線等業(yè)務。目前，雖然對以太網(wǎng)承載TDM業(yè)務正在研究并取得了一定成果，但要完全達到TDM業(yè)務所要求的QoS有困難。
在中國，有多家EPON廠商對IEEE標準進行了擴充，在EPON設備承載TDM業(yè)務方面有大量的技術創(chuàng)新，行業(yè)標準也對此提出了要求，這些使得中國市場上的EPON設備的業(yè)務接入能力大大提高，從原來單一的IP業(yè)務接入發(fā)展為全業(yè)務接入。
GPON技術
ITU-T在APON技術未能獲得成功的情況下，重新設計了新的物理層傳輸速率和傳輸匯聚層，發(fā)布了G.984.x系列的GPON標準。GPON的下行最大傳輸速率高達2.488Gbit/s，上行最大傳輸速率可達1.244Gbit/s，傳輸距離至少為20km，具有高速、高效傳輸?shù)奶攸c。GPON的封裝除了傳統(tǒng)的ATM外，還可以支持全新的GEM（GPON封裝模式）格式。GEM類似于GFP，可以適應各種用戶信號格式和任何傳輸網(wǎng)絡制式，按固有格式傳送語音、數(shù)據(jù)和視頻信號，這樣，運營商提供業(yè)務的靈活性就大大提高了。GEM封裝方式也使時鐘同步變得容易，GPON因此可以支持端到端的定時和其他準同步業(yè)務，可以直接支持TDM業(yè)務，不需要像EPON那樣進行TDM仿真，提高了TDM傳輸質量。GPON的OAM機制完善，這方便了運營商的管理維護。
ITU-T制定的GPON系列標準相當完善，同時也相當復雜，因此標準正式發(fā)布至今，全球只有很少的公司支持，專業(yè)的GPON芯片也剛剛推出，這使得GPON產(chǎn)品價格較高，難以實現(xiàn)大規(guī)模部署。
PON的典型應用模式
簡單來說，PON應用可以分為3種模式：FTTH、FTTO、FTTB。每種應用場景對于PON系統(tǒng)都有自己獨特的需求。
FTTH
FTTH很好地體現(xiàn)了PON技術的組網(wǎng)優(yōu)勢。其組網(wǎng)方案為，OLT放置在局端或小區(qū)中心機房，分光器放置在中心機房或弱電箱，ONU放在用戶家中。OLT和分光器、分光器和ONU之間采用單纖連接。出于運維上的考慮，一般采用一級分光，不超過兩級分光。
FTTH應用方式要求PON提供多種業(yè)務接口以支持三網(wǎng)合一業(yè)務。ONU需要支持以太口、模擬語音接口，并支持可選的CATV接口；OLT需要支持GE和FE接口，根據(jù)語音業(yè)務采用PSTN方式或者NGN方式確定上行是否需要支持V5.2接口。根據(jù)選用的ONU類型的不同，系統(tǒng)可以實現(xiàn)因特網(wǎng)接入、數(shù)據(jù)專線、模擬或數(shù)字視頻（CATV、IPTV等）、模擬或分組語音（POTS、VoIP等）等業(yè)務的綜合接入。為了支持IPTV和VoIP業(yè)務，系統(tǒng)必須提供強大的QoS和組播能力。
FTTH應用方案已經(jīng)在國內(nèi)各大運營商有了較多的試點應用，均采用EPON技術實現(xiàn)，開通的業(yè)務包括高速上網(wǎng)、寬帶電話、IPTV等，試驗情況良好。
EPON技術經(jīng)過多年的發(fā)展，在支持各種業(yè)務方面表現(xiàn)相對穩(wěn)定。而GPON由于支持的廠家較少，技術相對復雜，成本高，所以還未在FTTH中有應用。
在FTTH應用模式中，入戶段光纖的工程部署和人工成本是影響FTTH大規(guī)模部署的重要因素，只有當EPON接入設備技術和光纖工程技術得到突破，CAPEX降低到與DSL可比的程度，F(xiàn)TTH才能成為寬帶接入的主流建設模式。目前只能在條件許可的情況下，進行局部實驗，為未來的大規(guī)模部署積累經(jīng)驗。
FTTB
PON也可以用作樓道交換機或DSLAM的匯聚上聯(lián)手段，實現(xiàn)FTTB應用�；赑ON技術的FTTB應用主要包括PON+LAN和PON+DSLAM方式。在這種應用中，OLT放在局端，分光器放在小區(qū)邊緣或機房，ONU放在小區(qū)機房或樓道，LAN交換機或DSLAM通過ONU進行匯聚。
FTTB要求PON系統(tǒng)提供多種匯聚接口以支持LAN交換機和DSLAM的上聯(lián)。ONU和OLT需要支持GE和FE接口。
FTTB與傳統(tǒng)方案相比，優(yōu)勢在于可以有效節(jié)省主干光纖資源，延續(xù)和利用已有的LAN接入資源，提高網(wǎng)絡的可管理能力。
在傳統(tǒng)的FTTB+LAN解決方案中，光纜到達小區(qū)中心機房，在中心機房放置匯聚以太網(wǎng)交換機，樓道交換機通過光纖收發(fā)器連接到匯聚交換機。這種方案存在眾多的光纖收發(fā)器，因此增加了故障點，提高了網(wǎng)管難度。采用PON后，可以取消小區(qū)機房。具體方法是，在POP點配置一臺中高端以太網(wǎng)交換機，在小區(qū)放置分光器，通過PON直接匯聚樓道交換機。PON具有的運營管理能力不僅帶來維護上的便利，而且也為下一步的FTTH打下了基礎。將來只要延伸光纜或者增加分光器，就可以簡單實現(xiàn)光纖入戶。
FTTB比較適合采用EPON技術。EPON技術簡單，成本低，足以滿足數(shù)據(jù)業(yè)務匯聚的要求。
FTTO
目前，運營商主要采用MSTP+LAN方式構建商業(yè)樓宇寬帶接入網(wǎng)，輔以PDH接入TDM業(yè)務。這種方案可以滿足現(xiàn)有業(yè)務的接入需求，但存在不少問題：（1）需在大樓設置機房并配置MSTP設備，業(yè)務接入和維護成本較高。（2）MSTP在環(huán)狀拓撲下工作良好，但在拓撲呈樹型/鏈型的情況下，中間設備掉電或死機會造成所有下掛設備的業(yè)務失效。（3）加入新的MSTP節(jié)點需要破環(huán)割接，否則，只能以支路方式接入現(xiàn)有MSTP設備，網(wǎng)絡部署不靈活。（4）在業(yè)務量較小的樓宇設置機房和MSTP設備，經(jīng)濟性差。
PON的FTTO應用可以很好地解決以上問題。（1）只需在附近具備條件的接入機房或者匯聚機房設置OLT設備，ONU設備放置在用戶端，無源光分配器放置在室外或室內(nèi)（可以采用掛壁式安裝）即可。由于不需要建設機房，因此降低了初期投資和后期運維成本。（2）多棟樓宇的各種客戶通過PON連接起來，構成一個樹型/星型的寬帶接入網(wǎng)，所有用戶共享GE/2.5G的帶寬，而且某個用戶的故障不會影響其他用戶的正常使用。（3）分光器是無源設備，故障率低，可以有效解決MSTP的樹型/鏈型網(wǎng)絡拓撲可靠性差的問題。（4）只需要增加新的分光器即可擴容，無需破環(huán)割接，部署方便。（5）在業(yè)務接入方面，數(shù)據(jù)業(yè)務（用戶上網(wǎng)、MPLS VPN、以太網(wǎng)專線、NGN電話業(yè)務）通過ONU以太網(wǎng)口接入，ONU上行通過OLT設備的FE/GE上聯(lián)口連接至匯聚點業(yè)務路由器，TDM業(yè)務通過ONU E1接口接入。
FTTO可以支持現(xiàn)有的各種電信業(yè)務，包括數(shù)據(jù)、語音、專線等業(yè)務，因此需要PON設備提供各種接口。OLT設備需要支持FE/GE、E1、STM-1接口；ONU需要支持FE、E1、POTS接口。對于企業(yè)客戶，由于業(yè)務的可靠性要求很高，所以還要提供一定的線路保護功能，最好能實現(xiàn)干路光纖和支路光纖的雙纖保護倒換。
GPON技術具有全業(yè)務、高帶寬等特性，因此能夠對FTTO應用模式提供良好支持。EPON也在TDM業(yè)務支持方面做了大量工作，并推出不少商用產(chǎn)品，因此在目前GPON產(chǎn)品少、價格高的情況下，是實現(xiàn)FTTO的一個替代方案。
結束語
綜上所述，GPON在針對商業(yè)樓宇的FTTO應用方面具有優(yōu)勢。而EPON在小區(qū)用戶的FTTH應用方面表現(xiàn)突出；另外，在現(xiàn)階段也可以作為樓道交換機的匯聚提供FTTB應用。
針對高端住宅客戶，適合部署FTTH解決方案，提供電話、商網(wǎng)、寬帶、IPTV等多種業(yè)務組合；對于普通住宅用戶可以部署基于EPON的FTTB解決方案，節(jié)約光纖資源，簡化運維流程；對于業(yè)務量不大的商業(yè)樓宇可以部署GPON或EPON解決方案，節(jié)省投資，提高網(wǎng)絡可靠性。
總之，要合理區(qū)分市場，積極試驗，穩(wěn)步投資，積累經(jīng)驗，為全光接入網(wǎng)的大規(guī)模部署做好準備。
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